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工業級平板電腦帶您了解可編程邏輯控制器

發布日期:2019-04-23 作者: 點擊:


      可編程邏輯控制器,它采用一類可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令,并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。

 

基本結構


      可編程邏輯控制器實質是一種專用于工業控制的計算機,其硬件結構基本上與微型計算機相同,基本構成為:

一、電源

      可編程邏輯控制器的電源在整個系統中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統是無法正常工作的,因此,可編程邏輯控制器的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內,可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去

二、中央處理單元(CPU)

      中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據;檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態,并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當可編程邏輯控制器投入運行時,首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據,并分別存入I/O映象區,然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序,經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后,最后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置,如此循環運行,直到停止運行。

為了進一步提高可編程邏輯控制器的可靠性,對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構成冗余系統,或采用三CPU的表決式系統。這樣,即使某個CPU出現故障,整個系統仍能正常運行。

三、存儲器

存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。

存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

四、輸入輸出接口電路

1.現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路,作用是可編程邏輯控制器與現場控制的接口界面的輸入通道。

2.現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成,作用可編程邏輯控制器通過現場輸出接口電路向現場的執行部件輸出相應的控制信號。

五、功能模塊

如計數、定位等功能模塊。

六、通信模塊


折疊工作原理

      當可編程邏輯控制器投入運行后,其工作過程一般分為三個階段,即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間,可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

一、輸入采樣階段

      在輸入采樣階段,可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據,并將它們存入I/O映象區中的相應的單元內。輸入采樣結束后,轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中,即使輸入狀態和數據發生變化,I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此,如果輸入是脈沖信號,則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。

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二、用戶程序執行階段

             在用戶程序執行過程中,只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化,而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

在程序執行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話,輸入過程影像寄存器的值不會被更新,程序直接從I/O模塊取值,輸出過程影像寄存器會被立即更新,這跟立即輸入有些區別。

三、輸出刷新階段

      當掃描用戶程序結束后,可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間,CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路,再經輸出電路驅動相應的外設。這時,才是可編程邏輯控制器的真正輸出。


功能特點


可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點。

1.使用方便,編程簡單

      采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言,而無需計算機知識,因此系統開發周期短,現場調試容易。另外,可在線修改程序,改變控制方案而不拆動硬件。

2.功能強,性能價格比高

      一臺小型PLC內有成百上千個可供用戶使用的編程元件,有很強的功能,可以實現非常復雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統相比,具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯網,實現分散控制,集中管理。

3.硬件配套齊全,用戶使用方便,適應性強

      PLC產品已經標準化、系列化、模塊化,配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用,用戶能靈活方便地進行系統配置,組成不同功能、不同規模的系統。PLC的安裝接線也很方便,一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力,可以直接驅動一般的電磁閥和小型交流接觸器。

硬件配置確定后,可以通過修改用戶程序,方便快速地適應工藝條件的變化。

4.可靠性高,抗干擾能力強

      傳統的繼電器控制系統使用了大量的中間繼電器、時間繼電器,由于觸點接觸不良,容易出現故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器,僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件元件,接線可減少到繼電器控制系統的1/10-1/100,因觸點接觸不良造成的故障大為減少。

      PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施,具有很強的抗干擾能力,平均無故障時間達到數萬小時以上,可以直接用于有強烈干擾的工業生產現場,PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業控制設備之一。

5.系統的設計、安裝、調試工作量少

      PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件,使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。

      PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法來設計。這種編程方法很有規律,很容易掌握。對于復雜的控制系統,設計梯形圖的時間比設計相同功能的繼電器系統電路圖的時間要少得多。

      PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試,輸入信號用小開關來模擬,通過PLC上的發光二極管可觀察輸出信號的狀態。完成了系統的安裝和接線后,在現場的統調過程中發現的問題一般通過修改程序就可以解決,系統的調試時間比繼電器系統少得多。

6.維修工作量小,維修方便

      PLC的故障率很低,且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執行機構發生故障時,可以根據PLC上的發光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因,用更換模塊的方法可以迅速地排除故


折疊起源


1969 年,美國數字設備公司研制出了第一臺可編程邏輯控制器PDP-14 ,在美國通用汽車公司的生產線上試用成功,首次采用程序化的手段應用于電氣控制,這是第一代可編程邏輯控制器,稱Programmable Logic Controller,簡稱PLC,是世界上公認的第一臺PLC。

1969年,美國研制出世界第一臺PDP-14;

1971年,日本研制出第一臺DCS-8;

1973年,德國西門子公司(SIEMENS)研制出歐洲第一臺PLC,型號為SIMATIC S4;

1974年,中國研制出第一臺PLC,1977年開始工業應用。



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